Автор: Конышев Артем Александрович
Название работы: РАСТВОРИМОСТЬ КВАРЦА В СИСТЕМЕ H2O HF: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
|
Присвоенная ученая степень: кандидат геолого-минералогических наук
Специальность: 25.00.09 - Геохимия и геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых
Классификационный индекс:
Ведущая организация: Институт геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского РАН
Руководитель:
доктор геолого-минералогических наук Аксюк Анатолий Маркович;
Оппонент:
доктор геолого-минералогических наук Аранович Леонид Яковлевич;
кандидат геолого-минералогических наук Бычков Андрей Юрьевич;
Место защиты: Геологический факультет МГУ
Дата защиты: 2012-10-12 16:00
Издательство: Москва
Количество страниц: 134
Язык: русский
Содержание работы:
Актуальность темы.
Концентрация фтора в природных растворах и надкритических флюидах является одним из факторов, определяющим физико-химические условия протекания многих геологических процессов.
Накопленная к нынешнему времени информация о поведении кварца в системе SiO2-HF-H2O количественно охарактеризована слабо в отличие от системы с чистой водой.
Экспериментальное исследование растворимости кварца во фторсодержащих водных растворах имеет фундаментальное значение для геохимии и петрологии, так как происходит его интенсивное
растворение, перенос и переотложение при фор-мировании кварцевых жил и околожильных метасоматитов на грейзеновых и редкометальных пегматитовых месторождениях. В данный момент
не существует единого мнения о формах переноса кремнезёма во фторсодержащих растворах. Поэтому актуальность данной работы определяется необходимостью экспериментального исследования
физико-химических условий переноса и переотложения кремнезёма в природных процессах, определение зависимости концентрации SiO2 в растворе от давления, температуры и концентрации
HF.
Цель работы
Цель работы заключается в определении закономерностей совместного транспорта кремнезема и фтора в гидротермальных растворах, а также в получении оценок концентраций кремнезёма
в природных флюидах ряда редкометальных месторождений на основе полученных экспериментальных данных. Для достижения этой цели были проведены экспериментальные исследования
в системе HF-H2O: 1) в надкритическом флюиде при различных T-P параметрах (200-600оС и 50-150 МПа), 2) в паровой фазе низкотемпературной области (200оС), 3) распределения
фтора в системе H2O-HF между жидкой и паровой фазой (150-200оС).
Задачи исследования
Изучение растворимости кварца в системе SiO2кв-HF-H2O при различных Т-Р параметрах.
Расчет термодинамической константы предполагаемой формы нахождения кремнезёма при условиях эксперимента
Изучение распределения фтора в системе H2O-HF между жидкостью и паром.
Растворимость кварца в паровой фазе системы SiO2кв-HF-H2O
Оценка концентрации кремнезёма в природных флюидах, на основе полученных экспериментальных данных
Защищаемые положения
1.Растворимость кварца во фторсодержащих водных флюидах c концентрациями от чистой воды до 2,35 mHF в диапазоне температур от 200 до 600оС и давлений от 50 до 150 МПа имеет
положительную зависимость от концентрации HF и давления, а от температуры проходит через экстремум.
Установлено, что при параметрах эксперимента при mHF выше 0,5 отношение концентрации растворённого SiO2 ко фтору близко к 1.
Рассчитаны термодинамические константы для предполагаемой формы нахождения кремнезёма в растворе при условиях эксперимента.
2.Установлено, что фтор в двухфазной системе жидкость-пар при давлении насыщенного пара, и температурах 150 и 200оС и mHF до 8 и 5, соответственно, распределяется преимущественно
в жидкую фазу. Коэффициент распределения фтора между жидкой и паровой фазой растет с уменьшением концентрации.
Установлено, что рост растворимости кварца в паровой фазе фторсодержащих водных растворов при 200оС и давлении насыщенного пара, наблюдается при более низких концентрациях
HF, чем это отмечается для жидкой фазы.
3. На основе полученных автором экспериментальных данных и полевых материалов оценены валовые содержания фтора во флюидах некоторых природных объектов. Установлено, что при
концентрациях HF более 1,0 mHF во флюиде, что характерно для образования Li-F гранитов и ассоциирующих с ними Ta-Nb месторождений, при изобарическом понижении температуры,
примерно до 500оС происходит увеличение концентрации кремнезёма во флюиде. В то время как для концентраций 0,1-0,2 mHF, характерных для образования лейкогранитов и связанных
с ними Sn-W и W-Mo месторождений, при изобарическом понижении температуры, наоборот, происходит его интенсивное осаждение.
Научная новизна
Экспериментально изучена растворимость кварца во фторсодержащих водных растворах в широком диапазоне давлений, температур и mHF. (200-600оС и 50-150 МПа), в том числе данные
по растворимости при 50 и 150 МПа получены впервые.
Экспериментально изучено распределение HF между жидкой и паровой фазами воды при 150 и 200оС и давлении насыщенного пара, в том числе данные при 150оС получены впервые.
Рассчитаны термодинамические константы для предполагаемой формы нахождения кремнезёма при условиях эксперимента - частицы вида Si(OH)3F.
Проведена оценка концентраций кремнезёма в природных фторсодержащих водных флюидах.
Практическая значимость работы
Практическая значимость работы состоит в возможности использовать полученные экспериментальные данные для определения закономерностей транспорта кремнезёма во фторсодержащих
водных флюидах и гетерофазных растворах, что характерно для для Li-F гранитов и связанных с ними месторождений Ta и Nb, а также грейзенов и кварцевых жил с Sn-W и W-Mo минерализацией,
пегматитов, а также при расшифровке физико-химических условий формирования этих процессов, определении возможных форм переноса кремнезёма, разработке методов синтеза кварца
и других кремнеземсодержащих минералов
|
Библиография:
Публикации по теме диссертации 1. Аксюк А. М., А.А. Конышев (2004) Экспериментальное изучение растворимости кварца в водно-фторидном растворе при 400оС и 50-150 МПа // Ежегодный семинар по экспериментальной минералогии, петрологии и геохимии. Тезисы докладов. М. С. 1-2.2.Конышев А.А., Аксюк А.М. Экспериментальное изучение растворимости кварца в водно-фторидном флюиде при температурах 200-400оС и давлениях 50-150 MPa. XV Российское совещание по экспериментальной минералогии, Сыктывкар, 2005, c. 175-178. 3.Аксюк А.М., Г.П. Зарайский, Ю.Б. Шаповалов, А.А. Конышев. Оценки концентраций фтора и кремнезема при грейзенизации на примере месторождения Акчатау . Петрология и рудоносность регионов СНГ и Балтийского щита. Петрография XXI век. Материалы X всероссийского петрографического совещания. Апатиты, 2005, с. 16-18. 4. Конышев А.А., Аксюк А.М. Экспериментальная растворимость кварца во фторидных растворах при 200оС и 50-150 МПа и расчет содержаний возможных частиц кремнезема // Геология, полезные ископаемые и геоэкология Северо-Запада России. XVII молодежная научная конференция. Петрозаводск, 2006, c. 91-94. 5.Aksyuk A.М., Konyshev А.А. Topaz geofluorimeter and estimations of HF and SiO2 concentrations in some geological fluids . Understanding the genesis of ore deposits: To meet the demands of the 21st century.12th Quadrennial IAGOD Symposium. Moscow, 2006, p. 1- 4. 6.Аксюк А.М., Конышев А.А., Коржинская В.С. Экспериментальные исследования распределения фтора между жидкостью и паром при 200оС и растворимости кварца в паровой водно-фторидной фазе. Ежегодный семинар по экспериментальной минералогии, петрологии и геохимии. Краткие тезисы, Москва, 2007, с.1-2. 7. Аксюк А.М., Коржинская В.С., Конышев А.А., Некрасов А.Н. Экспериментальные исследования растворимости кварца в водно-фторидных растворах при T = 700 -1000oC и P = 1-5 Кбар. Ежегодный семинар по экспериментальной минералогии, петрологии и геохимии. Краткие тезисы, Москва, 2007, с.3. 8.Конышев А.А., Аксюк А.М. Экспериментальная растворимость кварца во фторсодержащем водном флюиде при температуре 500оС и 50-150 МПа и расчет возможных частиц кремнезема Тезисы доклада. Материалы ХХII Всероссийской молодежной конференции Строение литосферы и геодинамика, ИЗК СО РАН, Иркутск, 2007, с. 129-130. 9.Конышев А.А., Аксюк А.М. Экспериментальная растворимость кварца во фторсодержащих водных флюидах при 200-400оС и 50-150 МПа и расчёт содержаний возможных частиц кремнезёма. Геохимия, 2008, 8, c. 890-897 10. Конышев А.А., Аксюк А.М. Расчёт значений ΔG Si(OH)3F при 200-500оС и 50-150 МПа по экспериментальным данным. Материалы XX российской молодёжной конференции Геология, полезные ископаемые и геоэкология Северо-Запада России. Петрозаводск, 2009, с. 91-94. 11. Konyshev A.A. Thermodynamic properties of Si-species in the HF-H2O System at 200-600оС, 50-150 MPa and mHF up to 2.5. Электронные материалы XIII международной конференции EMPG, Тулуза, Франция, 2010. 12.Конышев А.А., Аксюк А.М. Расчет содержаний Si(OH)3F в системе SiO2-HF-H2O при 200-600оС, 50-150 МПа и mHF до 2,5. Материалы XXI российской молодёжной конференции Актуальные проблемы геологии докембрия, геофизики и геоэкологии. Санкт-Петербург, 2010, том 2, с. 26-29. 13. Конышев А. А., Аксюк А. М. Экспериментальное исследование растворимости кварца в системе H2O-HF и возможный механизм окварцевания вмещающих пород на примере природных объектов. Электронный научно-информационный журнал Вестник Отделения наук о Земле РАН, 2011, том 3, NZ6038, doi:10.2205/2011NZ000168 http://dx.doi.org/10.2205/2011NZ000168 14. Конышев А.А., Аксюк А.М. Оценка содержания кремнезёма во флюиде некоторых редкометальных месторождений, на основе экспериментальных исследований растворимости кварца в системе Q-H2O-HF. Материалы XXII российской молодёжной конференции Геология, полезные ископаемые и геоэкология, исследования молодых. Апатиты, 2011, с.128-131.
|
|
